电池系统以及电池系统搭载车辆的制作方法

专利名称：电池系统以及电池系统搭载车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备二次电池(下面，也简称为电池)、将该二次电池的电能用于动力 源的电池系统以及搭载了该电池系统的电池系统搭载车辆。
背景技术：
以往，将二次电池的电能用于动力源的电池系统、搭载了该电池系统的电池系统 搭载车辆广为人知。作为电池系统搭载车辆，可以列举例如电动汽车、插电式混合动力车、 混合动力车、混合动力铁路车辆等。在下面的专利文献1 3中，公开了这样的电池系统、 电池系统搭载车辆。专利文献1所公开的电推进车辆(电池系统搭载车辆)，将二次电池的初始输出的 大小设定为大于在电动机的输出上加上由该二次电池的记忆效应引起的输出降低量和由 该二次电池的经年劣化引起的允许输出降低量而得的输出以上的大小。在这样将二次电池 的初始输出设定得大时，在性能保证期间内，即使二次电池时间劣化或者在二次电池中出 现记忆效应，二次电池也一直为电动机的设定输出以上，所以电动机任何时候都能够至少 输出设定输出以上的输出。由此，能够防止使用者过度踩踏加速踏板而导致电量消耗的恶 化，另外，也能够防止不必要地更换二次电池。专利文献2所公开的电动汽车(电池系统搭载车辆)，预先设定有最大容量比根 据充电电流、充电时间而不同的多个充电模式(经济模式、标准模式以及长距离驾驶(long drive)模式)。使用者从这些充电模式中选择具有与车辆的预定行驶距离相一致的最大容 量比的充电模式。然后，车辆进行充电以变为选择的充电模式下的充电电量。通过这样，通 过充电模式能够避免进行过充电，所以不会使能量转换效率降低，能够进行与利用目的相 应的充电。专利文献3所公开的电池系统具有放电控制单元，其在二次电池的放电时，在二 次电池的电压低于预定的基准值时停止放电；和充电控制单元，其在二次电池的充电时，在 二次电池的电压高于预定的基准值上时停止充电。另外，该电池系统具有基于二次电池的 状态推定二次电池的履历的履历推定单元。而且，放电控制单元根据由履历推定单元推定 的履历推定值，将停止放电的电压基准值向上升方向校正，充电控制单元根据由履历推定 单元推定的履历推定值，将停止充电的电压基准值向下方方向校正。通过进行这样的控制， 缓和了二次电池的容量劣化率增加，所以能够延长二次电池的寿命。专利文献1 日本特开平8-331704号公报专利文献2 日本特许第3421398号公报专利文献3 日本特许第3161215号公报

发明内容
然而，专利文献1的电力推进车辆在每次充电都充电到满充电，所以二次电池的 劣化进行得快。因此，为了使得电池的劣化发展也能够行驶保证的能够行驶距离，需要大量累计增加该劣化设想量，搭载于车辆的电池容量变大。因此，车辆重量变重，导致成本升高。另外，专利文献2的电动汽车，使用者选择充电模式，所以例如如果一直设定为长 距离驾驶模式，则反复进行满充电或者接近满充电的充电，二次电池的劣化进行(劣化发 展)快。另外，充电模式的选择较麻烦。与此相对，专利文献3的电池系统，充电控制单元设为在二次电池的充电时二次 电池的电压高于预定的基准值时停止充电的结构，而且该充电控制单元根据二次电池的履 历推定值，将停止充电的电压基准值向下方方向校正。因此，能够避免满充电，能够抑制二 次电池的劣化进行。但是，在该电池系统中，根据二次电池的履历推定值，逐渐将停止充电 的电压基准值向下方方向校正，所以如果该电压基准值变得过低，则有时产生即使在性能 保证期间内也不能从二次电池取出所需要的电量的情况。因此，在搭载该电池系统的电池 系统搭载车辆中，有时即使在性能保证期间内也不能确保保证的能够行驶距离。如上所述，在以往的电池系统、搭载该电池系统的电池系统搭载车辆中，抑制二次 电池的劣化进行是很困难的。或者，即使能够抑制二次电池的劣化进行，在性能保证期间内 等预定期间内从电池系统取出保证的电量也是很困难的。另外，在电池系统搭载车辆中，在 性能保证期间内等预定期间内确保保证的能够行驶距离是很困难的。本发明是鉴于该现状而进行的，其目的在于提供能够抑制二次电池的劣化进行、 能够相应减少搭载的初始的电池容量、另外作为电池系统能够长时间确保能够充放电的电 量的大小的电池系统。另外，其目的在于提供搭载该电池系统、能够抑制二次电池的劣化进 行、能够相应减少搭载的初始的电池容量、能够长时间充分确保充电后的能够行驶距离的 电池系统搭载车辆。用于解决上述课题的本发明的一个技术方案，是一种电池系统，具备二次电池，将 该二次电池产生的电能用于动力源，具备上限电量设定单元，其将上限电量设定得比满 充电的情况低，并且将所述上限电量设定为随着所述二次电池的劣化越发展、满充电电量 与所述上限电量的差变得越小的值，所述上限电量是能够从所述二次电池取出的电量的上 限，所述满充电电量是能够从满充电状态取出的电量；和充电单元，其在对所述二次电池充 电时，以所述上限电量为上限，对所述二次电池充电。如上所述，如果将二次电池反复充电到满充电，则二次电池的劣化进行加快。与 此相对，在上述二次电池中，通过上限电量设定单元将能够从二次电池取出的电量的上限 (上限电量)设定得比满充电的情况低，以该上限电量为上限，通过充电单元对二次电池充 电。通过这样限制充电的上限，能够抑制二次电池的劣化进行。这样，能够减小考虑将来的 劣化而需要的二次电池的容量，所以能够减小搭载于电池系统的二次电池的容量。进而，在该电池系统中，将上限电量设定为随着二次电池的劣化越进行、能够从满 充电状态取出的电量(满充电电量)与上限电量的差变得越小的值。因此，即使二次电池 的劣化进行，在充电到上限电量为止的情况下，能够使从该二次电池取出的电量比二次电 池的劣化缓慢地降低，或者不管二次电池的劣化如何都设为一定，或者与二次电池的劣化 相比逐渐增加，不会像二次电池的劣化那种程度地降低。因此，作为电池系统，能够长时间 稳定而充分地确保能够充放电的电量的大小。因此，在将该电池系统搭载于例如车辆的情 况下，能够长时间充分确保充电后的能够行驶距离。另外，由上限电量设定单元进行的上限电量的设定能够在对二次电池充电时或在其之前进行。即，例如，上限电量的设定能够在通过充电单元对二次电池充电时进行。另外 例如，也可以像定期设定上限电量等这样，在由充电单元进行充电之前预先设定上限电量。另外，所谓通过上限电量设定单元“设定上限电量”，可以列举直接设定“上限电 量”的值本身的情况。此外，也包含通过在二次电池的劣化进行的各时刻、设定与“上限电 量”相对应的二次电池的端子间电压(上限端子间电压)、soc(上限S0C)等与“上限电量” 相对应的指标，从而间接设定“上限电量”的情况。另外，S0C(State Of Charge)为电池的 剩余容量，表示电池的充电状态。进而，在所述的电池系统中，优选所述上限电量设定单元将所述上限电量固定为
一定的值。在该电池系统中，将上限电量固定为一定的值。即，即使二次电池的劣化进行，在 充电到上限电量为止的情况下，也将能够从该二次电池取出的电量设为一定。由此，作为电 池系统，能够长时间将能够充放电的电量的大小设为一定。由此，在将该电池系统如后所述 那样搭载于例如车辆的情况下，能够长时间将充电后的能够行驶距离设为一定。进而，在上述的任意一项所述的电池系统中，优选还具备不以所述上限电量为上 限、能够超过所述上限电量对所述二次电池充电的上限电量解除单元。在该电池系统中，还具备所述的上限电量解除单元，所以在应用了该单元的情况 下，能够超过上限电量对二次电池充电。因此，在预先设想到消耗电力变大的情况下，例如， 将该电池系统搭载于车辆的情况下，即使设想到驱动加热器、空调机等辅机的情况下，也能 够超过上限电量对二次电池充电，所以能够适当地应对，例如能够充分确保能够行驶距离寸。进而，在所述的电池系统中，优选所述二次电池具有产生记忆效应的特性。该电池系统能够通过所述的上限电量解除单元，超过上限电量对二次电池充电， 所以通过例如放电到S0C0%然后充电到S0C100%，使二次电池刷新(refresh)。因此，即使 在二次电池产生记忆效应，也能够将该记忆效应消除。作为具有产生记忆效应的特性的二次电池，例如可以举出镍氢电池、镍镉电池、部 分的锂电池等。另外，其他的技术方案是一种电池系统搭载车辆，其中搭载有上述任意一项所述 的电池系统。该电池系统搭载车辆搭载有上述的电池系统，所以能够抑制二次电池的劣化进 行，能够将搭载的二次电池的容量相应减小。另外，上述的电池系统，即使二次电池的劣化进行，在充电到上限电量为止的情况 下，能够使能够从该二次电池取出的电量不会像二次电池的劣化那样降低，因此该电池系 统搭载车辆能够长时间充分地确保充电后的能够行驶距离。进而，在将上限电量固定为一定的值的情况下，如上所述，电池系统能够长时间将 能够充放电的电量的大小设为一定，因此该电池系统搭载车辆能够长时间将充电后的能够 行驶距离设为一定。进而，在具备所述的上限电量解除单元的情况下，能够超过上限电量而对二次电 池充电，所以在预先设想到驱动加热器、空调机等辅机等这样的消耗电力变大等情况下，也 能够充分确保充电后的能够行驶距离。
另外，作为“电池系统搭载车辆”，可以列举例如电动汽车、插电式混合动力车、混 合动力车、混合动力铁路车辆、叉车(fork lift)、电动轮椅、电动助力自行车、电动小型摩 托车等。进而，在所述的电池系统搭载车辆中，优选所述电池系统搭载车辆是能够连接于 外部电源、对所述二次电池充电的插电式车辆；在由所述外部电源进行插入充电时，通过所 述上限电量设定单元，根据该时刻的所述二次电池的劣化情况，设定所述上限电量。在插入充电中，能够长时间充电的情况较多，例如从晚上到早上等。因此，与例如 行驶中的再生制动进行的短时间的充电不同，能够充电到上限电量的情况较多。在该电池 系统搭载车辆中，在进行插入充电时，通过上限电量设定单元，根据该时刻的二次电池的劣 化情况设定上限电量。由此，能够设定与该时刻的二次电池的劣化情况相应的、更适当的上 限电量，进行适当的插入充电。另外，其他的技术方案是一种电池系统，具备二次电池，将该二次电池产生的电能 用于动力源，具备上限SOC设定单元，其设定比S0C100%小的上限S0C，并且将所述上限 SOC设定为随着所述二次电池的劣化越发展、越大的值；和充电单元，其在对所述二次电池 充电时，以所述上限SOC为上限，对所述二次电池充电。如上所述，如果将二次电池反复充电到满充电，则二次电池的劣化进行加快。与此 相对，在上述电池系统中，通过上限SOC设定单元设定比S0C100%小的上限S0C，通过充电 单元以该上限SOC为上限而对二次电池充电。通过这样限制充电的上限，能够抑制二次电 池的劣化进行。这样，能够减小考虑到将来的劣化而需要的二次电池的容量，能够减小搭载 于电池系统的二次电池的容量。进而，在该电池系统中，将上限SOC设定为随着二次电池的劣化越进行则越大的 值。因此，即使二次电池的劣化进行，在充电到上限SOC的情况下，也能够使能够从该二 次电池取出的电量比二次电池的劣化缓慢地降低，或者不管二次电池的劣化如何都设为一 定，或者与二次电池的劣化相比逐渐增加，不会像二次电池的劣化那样降低。因此，作为电 池系统，能够长时间稳定，充分地确保能够充放电的电量的大小。因此，在将该电池系统如 后所述那样搭载于例如车辆的情况下，能够长时间充分确保充电后的能够行驶距离。另外，由上限SOC设定单元进行的上限SOC的设定能够在对二次电池充电时或其 之前进行。即，例如，上限SOC的设定能够在通过充电单元对二次电池充电时进行。另外例 如，也可以像定期设定上限SOC那样等，在由充电单元进行的充电之前预先设定上限S0C。另外，SOCGtate Of Charge)，如上所述，为二次电池的剩余容量，表示二次电池 的充电状态。SOC能够通过电压检测、电流累计等推定。另外，在所述的电池系统中，优选所述上限SOC设定单元将所述上限SOC设定为 下述的值，即，在使所述二次电池充电到所述上限SOC时，不管所述二次电池的劣化的发展 如何，能够从所述二次电池取出的电量都为一定。在该电池系统中，如上所述那样设定上限S0C，即，即使二次电池的劣化进行，在充 电到上限SOC的情况下，也将能够从该二次电池取出的电量设为一定。由此，作为电池系 统，能够长时间将能够充放电的电量的大小设为一定。由此，在将该电池系统如后所述那样 搭载于例如车辆的情况下，能够长时间将充电后的能够行驶距离设为一定。进而，在所述的电池系统中，优选还具备不以所述上限SOC设为上限、能够超过
6所述上限SOC而对所述二次电池充电的上限SOC解除单元。在该电池系统中，还具备所述的上限SOC解除单元，所以在应用了该单元的情况 下，能够超过上限SOC对二次电池充电。因此，在预先设想到消耗电力变大的情况下，例如， 将该电池系统搭载于车辆的情况下，即使设想到驱动加热器、空调机等辅机的情况下，也能 够超过上限SOC对二次电池充电，所以能够适当地应对，例如能够充分确保能够行驶距离。进而，在上述任意一项所述的电池系统中，优选所述二次电池具有产生记忆效应 的特性。该电池系统能够通过所述的上限SOC解除单元超过上限SOC对二次电池充电，所 以通过例如放电到soco%然后充电到S0C100%，使二次电池刷新。因此，即使在二次电池 产生记忆效应，也能够将该记忆效应消除。另外，其他的技术方案是一种电池系统搭载车辆，其中搭载有上述任意一项所述 的电池系统。该电池系统搭载车辆搭载有上述的电池系统，所以能够抑制二次电池的劣化进 行，能够将搭载的二次电池的容量相应减小。另外，上述的电池系统，即使二次电池的劣化进行，在充电到上限SOC的情况下， 也能够使能够从该二次电池取出的电量不会像二次电池的劣化那样降低，因此该电池系统 搭载车辆能够长时间充分地确保充电后的能够行驶距离。进而，在将上限SOC设为能够从二次电池取出的电量为一定的值的情况下，如上 所述，电池系统能够长时间将能够充放电的电量的大小设为一定，因此该电池系统搭载车 辆能够长时间将充电后的能够行驶距离设为一定。进而，在具备所述的上限SOC解除单元的情况下，能够超过上限SOC而对二次电池 充电，所以即使在能够设想到驱动加热器、空调机等辅机这样的消耗电力变大等情况下，也 能够充分确保充电后的能够行驶距离。进而，在所述的电池系统搭载车辆中，优选所述电池系统搭载车辆是能够连接于 外部电源、对所述二次电池充电的插电式车辆；在由所述外部电源进行插入充电时，通过所 述上限SOC设定单元，根据该时刻的所述二次电池的劣化情况，设定所述上限S0C。在插入充电中，能够长时间充电的情况较多，例如从晚上到早上等。因此，与例如 行驶中的再生制动进行的短时间的充电不同，能够充电到上限SOC的情况较多。在该电池 系统搭载车辆中，在进行插入充电时，通过上限SOC设定单元，根据该时刻的二次电池的劣 化情况设定上限S0C。由此，能够设定与该时刻的二次电池的劣化情况相应的、更适当的上 限S0C，进行适当的插入充电。


图1涉及实施方式1，是表示搭载了电池系统的电池系统搭载车辆的概略的说明 图。图2涉及实施方式1，是表示插入充电的流程图。图3涉及实施方式1，是表示时间T与电池组的容量劣化率F的关系的曲线图。图4涉及实施方式1，是表示时间T与能够从电池组取出的电量D的关系的曲线 图。
图5涉及实施方式1，是表示时间T与能够行驶距离L的关系的曲线图。图6涉及实施方式3，是表示插入充电的流程图。图7涉及实施方式5，是表示插入充电的流程图。附图标记说明100、102、103、104、105、106 电池系统110 电池组(二次电池)120、122、123、124、125、126 =ECU130 逆变器140 =AC-DC 转换器ΙδΟ:电缆160:带插头电缆200、202、203、204、205、206 插电式混合动力车(电池系统搭载车辆)210 车体220 发动机230 前电动机Μ0:后电动机XV:外部电源
具体实施例方式(实施方式1)下面，一边参照附图一边说明本发明的实施方式。在图1中，表示搭载了本实施方 式1的电池系统100的插电式混合动力车(电池系统搭载车辆)200。该插电式混合动力车 200在其车体210上，搭载发动机220、前电动机230、后电动机MO以及电池系统100。其中电池系统100具有多个锂二次电池连接而成的电池组(二次电池)110， ECU120，逆变器(inverter，变换器)130，AC-DC转换器140，将它们件连接的电缆150，和用 于与外部电源XV的连接的带插头电缆160。而且，将电池组110的电能利用于前电动机230 以及后电动机240的驱动。另外，该插电式混合动力车200是能够连接于外部电源XV而将 电池组110充电的插电式车辆。在该电池系统100以及插电式混合动力车200中，E⑶120将能够从电池组110取 出的电量的上限(上限电量Da)设定得比满充电的情况下低，以该上限电量Da为上限，对 电池组110充电。上限电量Da的设定在对电池组110充电时进行。具体地说，在将插电式混合动力 车200连接于例如家庭用外部电源等外部电源XV、进行利用外部电源XV的插入充电时，设 定该上限电量Da。在设定上限电量Da时，求得在该时刻(时间点)能够从电池组110的满充电状态 取出的电量(满充电电量Dmax)。然后，将上限电量Da设定为使得该满充电电量Dmax与上 限电量Da的差随着电池组110的劣化的进行而变小的值。具体地说，如图4所示，能够从电池组110的满充电状态取出的满充电电量 Dmax (通过单点划线表示)从新车时(满充电电量Dmaxl)逐渐降低到性能保证期间Ta(在本实施方式中为10年)经过后(满充电电量Dmax2)。与此相对，上限电量Da(通过实线表 示)从新车时(上限电量Dal)逐渐降低到性能保证期间Ta经过后(上限电量Da2)，但其 减少程度比满充电电量Dmax少。由此，随着电池组110的劣化进行，上限电量Da与满充电 电量Dmax的差变小。在本实施方式1中，图4所示的满充电电量Dmax与应该设定的上限电量Da的关 系以表的形式存储于ECU120内，基于该数据，根据满充电电量Dmax设定上限电量Da。另 外，也可以将满充电电量Dmax与上限电量Da的关系以函数的形式存储于ECU120内，基于 此，根据满充电电量Dmax设定上限电量Da。接下来，一边参照图2的流程图一边说明对该插电式混合动力车200进行插入充 电的情况。首先，在外部电源XV上连接插电式混合动力车200，开始插入充电。于是，在步骤 Si，判定电池组110的当前的劣化情况。在本实施方式1中，测定电池组110的内部电阻R， 根据该内部电阻R的值，求得能够从满充电状态取出的电量(满充电电量Dmax)。具体地说，在本实施方式1中，电池组110的内部电阻R与满充电电量Dmax的关 系以表的形式存储于ECU120内，基于该数据，根据当前的内部电阻R求得当前的满充电电 量 Dmaxο另外，也可以将内部电阻R与满充电电量Dmax的关系以函数的形式存储于ECU120 内，基于此，根据内部电阻R求得满充电电量Dmax。另外，电池组110的劣化情况的判定方法并不限定于此。例如，也可以在插入 充电之前，进行满充电与完全放电，实测电池组110的电池容量，由此求得满充电电量 Dmax0另外，在电池组110的劣化情况的判定中，能够适当利用行驶距离、行驶时间，车 辆放置时间，对电池组110的通电电荷量，电池组110的温度履历，电池组110的电流率 (electric-currentrate)履历，电池组110的SOC履历，电池组110的电阻增加率，充电容 量，放电容量等。在判定电池组110的劣化情况后，进入步骤S2，通过E⑶120设定上限电量Da。如 上所述，在ECU120中，满充电电量Dmax与应该设定的上限电量Da的关系以表的形式存储， 所以基于该数据，根据在步骤Sl中得到的满充电电量Dmax直接设定上限电量Da。另外，正在执行步骤Sl以及步骤S2的E⑶120相当于上述的上限电量设定单元。接下来，进入步骤S3，开始电池组110的充电。然后，进入步骤S4，判断是否到达 上限电量Da。即，求得当前能够从电池组110取出的电量D，判断该电量D是否到达上限电 量Da。在这里，在“否”即电池组110的电量D还没有到达上限电量Da的情况下，继续进行 电池组110的充电。另一方面，在“是”即电池组110的电量D到达上限电量Da的情况下， 将该插入充电结束。另外，正在执行步骤S3以及步骤S4的E⑶120相当于上述的充电单元。另外，在本实施方式1中，在进行插入充电时设定上限电量Da，但也可以与此同时 或者与此分开地定期(例如每1个月)设定上限电量Da，更新上限电量Da。另外，在图2中，表示了进行插入充电的情况，但在由行驶中的再生制动等进行充 电的情况下，也同样在电池组110的电量D到达上限电量Da的情况下将充电结束。在该由 再生制动等进行的充电中，可以使用在该充电时以前设定的最新的上限电量Da(例如每1个月定期设定更新的上限电量Da)。如上所说明，在本实施方式1的电池系统100中，通过E⑶120，将能够从电池组 110取出的上限电量Da设定得比满充电的情况低(步骤Si、S2)，以该上限电量Da为上限 而对电池组110充电(步骤S3、S4)。通过这样限制能够从电池组110取出的电量D的上 限，能够抑制电池组110的劣化进行。这样，能够减小考虑将来的劣化而需要的电池组110 的容量，能够减小搭载于电池系统100的电池组110的初始容量。S卩，如图3所示，以往形态的电池系统中，性能保证期间Ta(例如10年)经过后的 电池组110的容量劣化率Fm大，与此相对，在本实施方式1的电池系统100中，性能保证期 间Ta经过后的电池组110的容量劣化率!^充分小。另外，容量劣化率)指的是由于 劣化减少的电池容量的减少量相对于新品时的电池组110的电池容量的比例。另外，在本实施方式1的电池系统100中，如上所述，随着电池组110的劣化越进 行，将上限电量Da设定为使得该时刻的能够从满充电状态取出的电量(满充电电量Dmax) 与上限电量Da的差变得越小的值(参照图4)。因此，即使电池组110的劣化进行，在充电 到上限电量Da的情况下，能够从该电池组110取出的电量与电池组110的劣化相比缓慢地 降低，不会像电池组110的劣化那样降低。因此，作为电池系统100，能够长时间稳定、充分地确保能够充放电的电量D。具体 地说，能够在性能保证期间(例如10年)中，从电池组110取出保证的电量D以上的电量。 由此，在搭载了该电池系统100的插电式混合动力车200中，能够长时间充分确保充电后的 能够行驶距离。具体地说，在该插电式混合动力车200中，能够在性能保证期间(例如10 年)内，确保预定的能够行驶距离(例如30km)。S卩，如图5所示，在以往的电池系统搭载车辆中，由于反复进行满充电，所以电池 组110的劣化进行快，例如如单点划线(以往形态1)所示，相对于新车时的能够行驶距离 Lml，性能保证期间Ta (例如10年)经过后的能够行驶距离Lm2大幅度降低，低于保证能够 行驶距离La (例如30km)。因此，为了在性能保证期间Ta经过后也确保保证能够行驶距离 La，必须很大程度增大搭载的初始的电池容量。例如，如图5中虚线(以往形态2)所示，需 要使新车时的能够行驶距离Lnl比保证能够行驶距离La大很多，才能够使得即使在性能保 证期间Ta经过后能够行驶距离Ln2大幅度降低，也能够确保保证能够行驶距离La。因此， 车辆重量变重，导致成本提高。与此相对，在本实施方式1中，如上所述，电池组110的劣化进行得到充分抑制，所 以如图5中实线所示，相对于新车时的能够行驶距离Lbl，性能保证期间Ta经过后(例如 10年后)的能够行驶距离Lb2没有降低那么大，即使在将搭载的初始的电池容量设置得少 的情况下(设为与上述以往形态1相同的电池容量的情况下)，也能够确保保证能够行驶距 离La (例如30km)。另外，本实施方式1的插电式混合动力车200如上所述，在进行插入充电时，通过 E⑶120(步骤S1、S2)，根据该时刻的电池组110的劣化情况，设定上限电量Da。对于插入充 电，能够长时间充电的情况较多，例如从晚上到早上等。因此，与例如行驶中的再生制动进 行的短时间的充电不同，能够充电到上限电量Da的情况较多。在该插电式混合动力车200 中，在进行插入充电时，根据该时刻的电池组110的劣化情况设定上限电量Da。由此，能够 设定与该时刻的电池组110的劣化情况相应的、更适当的上限电量Da，进行适当的插入充H1^ ο(实施方式2)接下来，对第2实施方式进行说明。在本实施方式2的电池系统102以及搭载该 电池系统的插电式混合动力车202中，设定的上限电量Db的值与上述实施方式1中的上限 电量Da不同。除此以外，基本上与上述实施方式1相同，所以与上述实施方式1同样的部 分的说明省略或者简略化。在本实施方式2中，E⑶122与上述实施方式1同样，将上限电量Db直接设定为随 着电池组110的劣化越进行、满充电电量Dmax与上限电量Db的差变得越小的值，但该设定 值与上述实施方式1的上限电量Da不同。具体地说，在本实施方式2中，将上限电量Db固定为一定(不变)的值。S卩，如图 4所示，能够从电池组110的满充电状态取出的满充电电量Dmax (通过单点划线表示)从新 车时(满充电电量Dmaxl)逐渐降低到性能保证期间Ta(例如10年)经过后(满充电电量 Dmax2) 0与此相对，上限电量Db (通过双点划线表示)从新车时到性能保证期间Ta经过后 为止为一定的值。由此，随着电池组110的劣化越进行，上限电量Db与满充电电量Dmax的 差变得越小。通过这样将上限电量Db固定，由此即使电池组110的劣化进行，在充电到上限电 量Db的情况下，也能够将能够从该电池组110取出的电量D设为一定。因此，在本实施方 式2的电池系统102中，能够长时间将能够充放电的电量D的大小设为一定。由此，在搭载有该电池系统的插电式混合动力车202中，能够长时间将充电后的 能够行驶距离设为一定。具体地说，能够在性能保证期间(例如10年)内一直确保一定的 能够行驶距离(例如30km)。即，如图5中双点划线所示，新车时的能够行驶距离与性能保 证期间Ta经过后(例如10年后)的能够行驶距离都不变，能够一直确保一定的保证能够 行驶距离La (例如30km)。此外，与上述实施方式1同样的部分起到与上述实施方式1同样 的作用效果。(实施方式3)接下来，对第3实施方式进行说明。在本实施方式3的电池系统103以及搭载该 电池系统的插电式混合动力车203中，代替直接设定上限电量，作为与上限电量相对应的 指标设定上限S0C，以该上限SOC为上限而进行电池组110的充电，这一点与上述实施方式 1的电池系统100以及插电式混合动力车200不同。除此以外，基本上与上述实施方式1相 同，所以与上述实施方式1同样的部分的说明省略或者简略化。在本实施方式3中，E⑶123，设定比S0C100%小的值的上限S0C，由此间接设定与 其相对应的上限电量，以与该上限电量相对应的上限SOC为上限，对电池组110充电。上限SOC的设定(上限电量的设定)在对电池组110充电时进行。具体地说，在 连接于外部电源XV而进行插入充电时，设定该上限SOC(上限电量)。上限SOC设定为随着电池组110的劣化越进行则越大的值(在本实施方式3中， 为一次(线性)地逐渐增大的值)。在本实施方式3中，容量劣化率F与应该设定的上限 SOC的关系以表的形式存储于ECU123内，基于该数据，根据容量劣化率F设定上限S0C。另 外，也可以将容量劣化率F与上限SOC的关系以函数的形式存储于E⑶123内，基于此，根据 容量劣化率F设定上限S0C。
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接下来，一边参照图6的流程图一边说明对本实施方式3的插电式混合动力车203 进行插入充电的情况。首先，在外部电源XV上连接插电式混合动力车203，开始插入充电。于是，在步骤 S21，判定电池组110的当前的劣化情况。在本实施方式3中，测定电池组110的内部电阻 R，根据该内部电阻R的值，求得电池组110的当前的容量劣化率F。具体地说，在本实施方式3中，电池组110的内部电阻R与容量劣化率F的关系以 表的形式存储于ECU123内，基于该数据，根据当前的内部电阻R求得当前的容量劣化率F。另外，也可以将内部电阻R与容量劣化率F的关系以函数的形式存储于ECU123 内，基于此，根据内部电阻R求得容量劣化率F。接下来，进入步骤S22，通过E⑶123设定上限S0C。如上所述，在E⑶123中，容量 劣化率F与应该设定的上限SOC的关系以表的形式存储，所以基于该数据，根据在步骤S21 中得到的容量劣化率F设定上限S0C。另外，正在执行步骤S21以及步骤S22的E⑶123相当于上述的上限SOC设定单元， 另外，也相当于上述的上限电量设定单元。接下来，进入步骤S23，开始电池组110的充电。然后，进入步骤S24，判断是否到达 上限S0C。即，根据电池电压求得电池组110的当前的S0C，判断该SOC是否到达上限S0C。 在这里，在“否”即电池组110的SOC还没有到达上限SOC的情况下，继续进行电池组110的 充电。另一方面，在“是”即电池组110的SOC到达上限SOC的情况下，将该插入充电结束。另外，正在执行步骤S23以及步骤S24的E⑶123相当于上述的充电单元。另外，在本实施方式3中，在进行插入充电时设定上限S0C，但也可以与此同时或 者与此分开地定期(例如每1个月)设定上限S0C，更新上限S0C。另外，在本实施方式3中，根据电池电压求得电池组110的当前的S0C，但求得SOC 的方法并不限定于此。例如，能够根据在电池组110中流动的电流累计出入电池组110的 电量D，求得电池组110的S0C。另外，在图6中，表示了进行插入充电的情况，但在由行驶中的再生制动等进行的 充电情况下，也同样在电池组110到达上限SOC的情况下将充电结束。在该再生制动等进 行的充电中，能够使用在该充电时以前设定的最新的上限soc(例如每1个月定期设定更新 的上限S0C)。 如上所说明，在本实施方式3的电池系统103中，通过E⑶123，设定比S0C100 %小 的上限SOC(步骤S21、S22)，以该上限SOC为上限而对电池组110充电(步骤S23、S24)。 通过这样限制SOC的上限，能够抑制电池组110的劣化进行(参照图幻。这样，能够减小考 虑到将来的劣化而需要的电池组110的容量，能够减小搭载于电池系统103的电池组110 的初始容量。 进而，在本实施方式3的电池系统103中，如上所述，随着电池组110的劣化越进 行，将上限SOC设定为越大的值。因此，即使电池组110的劣化进行，在充电到上限SOC的 情况下，能够从该电池组Iio取出的电量D相对于电池组110的劣化缓慢地降低，不会像电 池组110的劣化那样降低。因此，作为电池系统103，能够长时间稳定，充分地确保能够充放 电的电量D。具体地说，能够在性能保证期间(例如10年)内，从电池组110取出保证的电 量D以上的电量。在搭载了该电池系统103的插电式混合动力车203中，能够长时间充分确保充电后的能够行驶距离。具体地说，在该插电式混合动力车203中，能够在性能保证期 间(例如10年)内，确保预定的能够行驶距离(例如30km)(参照图5)。另外，本实施方式3的插电式混合动力车203如上所述，在进行插入充电时，通过 E⑶123(步骤S21、S2》，根据该时刻的电池组110的劣化情况，设定上限S0C。插入充电能 够充电到上限电量SOC的情况较多，所以进行插入充电时，通过根据该时刻的电池组110的 劣化情况设定上限S0C，能够设定与该时刻的电池组110的劣化情况相应的、更适当的上限 S0C，进行适当的插入充电。此外，与上述实施方式1或2同样的部分起到与上述实施方式 1或2同样的作用效果。(实施方式4)接下来，对第4实施方式进行说明。在本实施方式4的电池系统104以及搭载该 电池系统的插电式混合动力车204中，设定的上限SOC的值与上述实施方式3中的上限SOC 不同。除此以外，基本上与上述实施方式3等相同，所以与上述实施方式3等同样的部分的 说明省略或者简略化。在本实施方式4中，E⑶124与上述实施方式3同样，将上限SOC设定为随着电池 组Iio的劣化越进行则越大的值，由此间接设定上限电量，但其设定值与上述实施方式3的 上限SOC(因此与其相对应的上限电量)不同。具体地说，在本实施方式4中，将所述上限 SOC设定为在使电池组110从上限SOC放电时，不管电池组110的劣化的进行如何，能够 从电池组Iio取出的电量D都为一定的值。通过这样设定上限S0C，即使电池组110的劣化进行，在充电到上限SOC的情况下， 也能够将能够从该电池组110取出的电量D设为一定。因此，在本实施方式4的电池系统 104中，能够长时间将能够充放电的电量D的大小设为一定。由此，在搭载了该电池系统的插电式混合动力车204中，能够长时间将充电后的 能够行驶距离设为一定。具体地说，能够在性能保证期间(例如10年)内，一直确保一定 的能够行驶距离(例如30km)(参照图5)。此外，与上述实施方式1 3中的任一方同样的 部分起到与上述实施方式1 3中的任一方同样的作用效果。(实施方式5)接下来，对第5实施方式进行说明。在本实施方式5的电池系统105以及搭载该 电池系统的插电式混合动力车205中，也能够将上限电量Da解除、对电池组110充电，这一 点与上述实施方式1、2的电池系统100、102以及插电式混合动力车200、202不同。除此以 外，基本上与上述实施方式1等相同，所以与上述实施方式1等同样的部分的说明省略或者 简略化。在本实施方式5中，E⑶125也与上述实施方式1等同样，直接设定能够从电池组 110取出的上限电量Da，以该上限电量Da为上限，对电池组110充电。但是，在由于加热器、 空调机等辅机类的使用而预见到使用电量的追加性增加等的情况下，在满足预定的条件的 情况下，不将上限电量Da设为上限，能够超过上限电量Da地对电池组110充电。接下来，一边参照图7的流程图一边说明对本实施方式5的插电式混合动力车205 进行插入充电的情况。首先，在外部电源XV上连接插电式混合动力车205，开始插入充电。于是，在步骤 S31，判定车辆现在地(当前地点)的地域和季节。在该地域、季节的判定中，例如能够利用由导航系统得到的位置信息、来自互联网的日月、季节、天气等信息等。然后，进入步骤S32，判断辅机类的电力使用量是否要变大。具体地说，基于在步骤 S31中得到的车辆现在地的地域和季节的信息，判断是否设想到由于例如加热器、空调机等 辅机类引起追加的使用电量变大。在该判断中，例如也能够利用以前的行驶时的辅机类的 使用实际情况(电力使用量的实际情况)等。在这里，在“是”即预先设想到辅机类的使用电量变大的情况下，进入步骤S33。然 后，在步骤S33中，将该插入充电之前设定的上限电量Da解除。然后，进入步骤S34，开始电池组110的充电。然后，进入步骤S35，判断电池组110 是否变为满充电的状态。在这里，在“否”即电池组110还没有变为满充电的情况下，继续 进行电池组110的充电。另一方面，在“是”即电池组110变为满充电状态的情况下，将该 插入充电结束。另外，正在执行步骤S33 步骤S35的E⑶125相当于上述的上限电量解除单元。另一方面，当在所述的步骤S32中为“否”即设想到辅机类的使用电量不变大的情 况下，进入步骤S36，判定电池组110的当前的劣化情况。在该步骤S36以后，与上述实施 方式1同样。即，在步骤S36中求得满充电电量Dmax，然后在步骤S37中设定上限电量Da。 然后，进入步骤S38，开始电池组110的充电。然后，进入步骤S39，判断电池组110的当前 的电量D是否到达上限电量Da，在到达上限电量Da的情况下，将该插入充电结束。在本实施方式5中，正在执行步骤S36以及步骤S37的E⑶125相当于上述的上限 电量设定单元，正在执行步骤S38以及步骤S39的ECU125相当于上述的充电单元。另外，在本实施方式5中，如上所述，在预先设想到辅机类的电力使用量变大的情 况下(步骤S32)，将上限电量Da解除(步骤S33)，进行充电直到变为满充电(步骤S34、 35)。但是，也可以在将上限电量Da解除后(步骤S33)，新设定比解除的上限电量Da大但 比满充电的情况小的值的第2上限电量，以该第2上限电量为上限，进行电池组110的充 H1^ ο如上所说明，在本实施方式5的电池系统105以及插电式混合动力车205中，也能 够不将上限电量Da设为上限，超过上限电量Da而对电池组110充电。因此，在使用加热器、 空调机等、能够预先设想到消耗电力变大等情况下，也能够充分确保能够行驶距离。另外，在电池组110使用例如镍氢电池等产生记忆效应的二次电池的情况下，由 于电池组110的充放电的反复进行，有时由于记忆效应导致能够充放电的电量D减少。与 此相对，在本实施方式5的电池系统105中，能够超过上限电量Da而对电池组110充电，所 以能够通过例如一度放电到SOCO%然后充电到S0C100%，使电池组110刷新。因此，即使 在电池组110产生记忆效应，也能够将该记忆效应消除。此外，与上述实施方式1 4中任 一方同样的部分起到与上述实施方式1 4的任一方同样的作用效果。(实施方式6)接下来，对第6实施方式进行说明。在本实施方式6的电池系统106以及搭载该电 池系统的插电式混合动力车206中，也能够将上限SOC解除而对电池组110充电，这一点与 上述实施方式3、4的电池系统103、104以及插电式混合动力车203、204不同。除此以外， 基本上与上述实施方式3等同样，所以与上述实施方式3等同样的部分的说明省略或者简 略化。
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在本实施方式6中，代替直接设定上述实施方式5的上限电量Da，作为与上限电量 Da相对应的指标使用上限S0C。S卩，在图7的步骤S33中，代替将所设定的上限电量Da解 除，将所设定的上限SOC解除。另外，在图7的步骤S36 步骤S39中，代替直接设定上限 电量Da，作为与上限电量Da相对应的指标设定上限S0C，将该上限SOC设为上限，进行电池 组110的充电。即，进行上述实施方式3中说明的步骤S21 步骤S24(参照图6)。在本实施方式6中，正在执行步骤S33 步骤S35的E⑶1 相当于上述的上限 SOC设定单元，另外，也相当于上限电量解除单元。另外，正在执行步骤S36以及步骤S37的 ECU126相当于上述的上限SOC设定单元以及上限电量设定单元，正在执行步骤S38以及步 骤S39的E⑶1 相当于上述的充电单元。如上所说明，在本实施方式6的电池系统106以及插电式混合动力车206中，也能 够不将上限SOC设为上限，超过上限SOC而对电池组110充电。因此，在使用加热器、空调 机等、预先设想到消耗电力变大等情况下，也能够充分确保能够行驶距离。另外，在电池组110使用产生记忆效应的二次电池的情况下，由于充放电的反复 进行，有时由于记忆效应导致能够对电池组110充放电的电量D减少。与此相对，在本实施 方式6的电池系统106中，能够超过上限SOC而对电池组110充电，所以能够通过例如一度 放电到SOCO %然后充电到S0C100 %，使电池组110刷新。因此，即使在电池组110产生记 忆效应，也能够将该记忆效应消除。此外，与上述实施方式1 5中任一方同样的部分起到 与上述实施方式1 5中任一方同样的作用效果。以上，根据实施方式1 6对本发明进行了说明，但是，本发明并不限定于所述的 实施方式1 6，在不脱离其主旨的范围内，能够适当变更而应用。例如，在所述实施方式1 6中，作为二次电池，例示了由锂二次电池构成的电池 组，但对于例如镍氢电池、镍镉电池等其他种类的二次电池，也能够应用本发明。另外，在所述实施方式1 6中，在进行插入充电时，判定该时刻的电池组110的 劣化情况，设定上限电量Da、上限S0C，将它们设为上限而进行电池组110的充电。但是，也 可以使用在进行插入充电以前设定的最新的上限电量Da、上限S0C(例如每1个月定期设定 更新的上限电量Da、上限S0C)，进行插入充电。
1权利要求
1.一种电池系统，具备二次电池，将该二次电池产生的电能用于动力源，具备上限电量设定单元，其将上限电量设定得比满充电的情况低，并且将所述上限电量设 定为随着所述二次电池的劣化越发展、满充电电量与所述上限电量的差变得越小的值，所 述上限电量是能够从所述二次电池取出的电量的上限，所述满充电电量是能够从满充电状 态取出的电量；和充电单元，其在对所述二次电池充电时，以所述上限电量为上限，对所述二次电池充 电。
2.如权利要求1所述的电池系统，所述上限电量设定单元将所述上限电量固定为一定 的值。
3.如权利要求1或2所述的电池系统，还具备不以所述上限电量为上限、能够超过所述 上限电量对所述二次电池充电的上限电量解除单元。
4.如权利要求3所述的电池系统，所述二次电池具有产生记忆效应的特性。
5.一种电池系统搭载车辆，搭载有如权利要求1 4中的任意一项所述的电池系统。
6.如权利要求5所述的电池系统搭载车辆，所述电池系统搭载车辆是能够连接于外部电源、对所述二次电池充电的插电式车辆； 在由所述外部电源进行插入充电时，通过所述上限电量设定单元，根据该时刻的所述 二次电池的劣化情况，设定所述上限电量。
7.—种电池系统，具备二次电池，将该二次电池产生的电能用于动力源，具备上限SOC设定单元，其设定比S0C100%小的上限S0C，并且将所述上限SOC设定为随着 所述二次电池的劣化越发展而越大的值；和充电单元，其在对所述二次电池充电时，以所述上限SOC为上限，对所述二次电池充电。
8.如权利要求7所述的电池系统，所述上限SOC设定单元将所述上限SOC设定为下 述的值，即，在从所述上限SOC使所述二次电池放电时，不管所述二次电池的劣化的发展如 何，能够从所述二次电池取出的电量都为一定。
9.如权利要求7或8所述的电池系统，还具备不以所述上限SOC为上限、能够超过所述 上限SOC对所述二次电池充电的上限SOC解除单元。
10.如权利要求9所述的电池系统，所述二次电池具有产生记忆效应的特性。
11.一种电池系统搭载车辆，搭载有如权利要求7 10中的任意一项所述的电池系统。
12.如权利要求11所述的电池系统搭载车辆，所述电池系统搭载车辆是能够连接于外部电源、对所述二次电池充电的插电式车辆； 在由所述外部电源进行插入充电时，通过所述上限SOC设定单元，根据该时刻的所述 二次电池的劣化情况，设定所述上限S0C。
全文摘要
电池系统(100)具备将能够从电池组(110)取出的电量的上限(上限电量(Da))设定得比满充电的情况低的上限电量设定单元(ECU(120))。该上限电量设定单元(120)将上限电量(Da)设定为随着电池组(110)的劣化越进行、能够从满充电状态取出的电量(满充电电量(Dmax))与上限电量(Da)的差变得越小的值。另外，电池系统(100)具备以上限电量(Da)为上限而对电池组(110)充电的充电单元(ECU(120))。
文档编号H01M10/48GK102150320SQ20098013540
公开日2011年8月10日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者荒井卓一 申请人:丰田自动车株式会社